图像抗锯齿处理方法及电器设备

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体地说，涉及图像抗锯齿处理方法及采用该方法的电器设备。

背景技术

视觉是目前人类感知外部世界最主要的感官，随着技术的发展和革新，图像显示应用越来越广泛，而人类对具有图像显示功能的电子设备的显示效果的要求也越来越高。

在电器设备领域，其显示模块从LED灯到数码管，再到LCD液晶屏幕，越来越高的需求引发了越来越高品质的显示效果。由于更加精细的显示效果需要有性能更为强大的控制模块来处理，在家电这种成本控制严格的行业中，其显示控制一般采用微控制器、单片机等性能较为低端的控制模块来实现，相应功能简单、显示效果较差，而高性能控制模块带来的高成本对于不以显示为主要功能的电器设备行业是难以接受的。

基于此，如何提高低端显示控制模块的显示效果，是本发明主要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中处理性能较低的处理器无法处理较高显示精度图像的技术问题，提出了一种图像抗锯齿处理方法，可以解决上述问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种图像抗锯齿处理方法，包括：

获取前景图像和背景图像；

根据前景图像的透明度值分别确定前景图像的RGB数值的权重值和背景图像的RGB数值的权重值；

根据前景图像和背景图像的权重值将所述前景图像和所述背景图像进行合成计算，得到合成图像。

进一步的，所述前景图像和背景图像的权重值确定方法为：

Q1(x,y)=a(x,y)/255；

Q2(x,y)= (255-a(x,y))/255；

其中，a（x,y）为前景图像在像素点(x,y)处的透明度值，Q1(x,y)为前景图像在像素点(x,y)处的RGB数值的权重值，Q2(x,y)为背景图像在像素点(x,y)处的RGB数值的权重值。

进一步的，所述合成图像的RGB数值由前景图像的RGB数值及其对应的权重值和背景图像的RGB数值及其对应的权重值进行一次线性拟合生成。

进一步的，所述合成图像的RGB数值的计算方法为：

r(x,y)= r1(x,y)* Q1(x,y)+ r2(x,y) * Q2(x,y)；

g(x,y)= g1(x,y)* Q1(x,y)+ g2(x,y) * Q2(x,y)；

b(x,y)= b1(x,y)* Q1(x,y)+ b2(x,y) * Q2(x,y)；

其中，r1(x,y)、g1(x,y)、b1(x,y)分别表示前景图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值；

r2(x,y)、g2(x,y)、b2(x,y)分别表示背景图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值；

r(x,y)、g(x,y)、b(x,y) 分别表示合成图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值。

进一步的，在获取前景图像和背景图像之前，还包括图像预处理步骤：

将所有的目标图像分别进行边缘平滑处理，得到各目标图像的前景图像。

本发明同时提出了一种电器设备，包括：

存储模块，存储有所有的前景图像以及背景图像；

控制模块，其从所述存储模块获取前景图像和背景图像，，并根据前景图像的透明度值分别确定出所述前景图像的RGB数值的权重值和背景图像的RGB数值的权重值，并根据前景图像和背景图像的权重值将所述前景图像和所述背景图像进行合成计算，得到合成图像；

显示模块，其用于接收所述控制模块生成的合成图像并显示输出。

进一步的，所述控制模块采用以下方法确定所述前景图像和背景图像的权重值：

Q1(x,y)=a(x,y)/255；

Q2(x,y)= (255-a(x,y))/255；

其中，a（x,y）为前景图像在像素点(x,y)处的透明度值，Q1(x,y)为前景图像在像素点(x,y)处的RGB数值的权重值，Q2(x,y)为背景图像在像素点(x,y)处的RGB数值的权重值。

进一步的，所述控制模块利用所述前景图像的RGB数值及其对应的权重值、以及背景图像的RGB数值及其对应的权重值进行一次线性拟合，生成所述合成图像。

进一步的，所述控制模块采用以下一次线性拟合方法计算合成图像的RGB数值：

r(x,y)= r1(x,y)* Q1(x,y)+ r2(x,y) * Q2(x,y)；

g(x,y)= g1(x,y)* Q1(x,y)+ g2(x,y) * Q2(x,y)；

b(x,y)= b1(x,y)* Q1(x,y)+ b2(x,y) * Q2(x,y)；

其中，r1(x,y)、g1(x,y)、b1(x,y)分别表示前景图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值；

r2(x,y)、g2(x,y)、b2(x,y)分别表示背景图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值；

r(x,y)、g(x,y)、b(x,y) 分别表示合成图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值。

进一步的，所述存储模块中的前景图像由将目标图像进行边缘平滑处理获得，边缘平滑处理由外部设备完成。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的图像抗锯齿处理方法，通过将目标图像进行预处理，控制模块只需将前景图像和背景图像进行合成计算，即可达到很好的消除图像边缘锯齿的效果，且控制模块的计算量显著减少，即便在低端的控制模块中同样适用。将该方法应用于成本控制严格的电器设备中，可以提高设备的图像显示质量。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 是本发明提出的图像抗锯齿处理方法的一种实施例流程图；

图2是实施例一中目标图像的效果图；

图3是实施例一中前景图像的效果图；

图4是实施例一中合成图像的效果图；

图5是实施例一中再一种目标图像的效果图；

图6是图5的A部放大图；

图7是图5的合成图像的效果图；

图8是图7的B部放大图；

图9是本发明提出的电器设备的一种实施例的原理方框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

在图像显示处理技术领域，为了消除图像的锯齿效果，需要较复杂的算法，相应需要性能强大的处理模块运行该算法，以实现对图像数据的处理。为了在数据处理能力较弱的低端处理模块上同样实现消除图像锯齿的效果，提高显示画面品质，本实施例提出了一种图像抗锯齿处理方法，如图1所示，包括以下步骤：

获取前景图像和背景图像；

根据前景图像的透明度值分别确定前景图像的RGB数值的权重值和背景图像的RGB数值的权重值；

根据前景图像和背景图像的权重值将所述前景图像和所述背景图像进行合成计算，得到合成图像。

控制模块从存储模块中获取待显示的前景图像和背景图像，并将前景图像和背景图像进行合成计算，得到合成图像用于显示输出，合成图像效果如图4所示。由于前景图像是在电器设备之外的处理设备中完成，因此，无需电器设备的控制模块采用复杂的算法进行边缘平滑预处理。

在获取前景图像和背景图像之前，图像预处理步骤，将所有的目标图像分别进行边缘平滑处理，得到目标图像的前景图像，并将前景图像保存在存储模块中，存储模块中同时保存有一个或者多个背景图像；存储模块为电器设备的具有存储功能的一个功能模块，电器设备中同时设置有控制模块，其具有基本的图像处理功能，同时能够产生控制指令控制电器设备工作。目标图像的效果如图2所示，经过边缘平滑处理后前景图像的效果如图3所示，可以仅将前景图像保存在电器设备存储模块中，目标图像可以不保存，以节省存储模块的存储空间。

本实施例的图像处理方法尤其适用于并非以显示作为主要功能的电器设备，如以制冷为主要功能的冰箱、以衣物处理为主要功能的洗衣机、以空气调节为主要功能的空调以及以制热水为主要功能的热水器等，该类设备的共同点是通过显示一些图案、数字或者文字等，用于与用户交互，或者向用户输出一些参数信息等，其显示的图形、图像内容有限，其所输出的显示图像构成也较为简单，一般通过将目标图像叠加在背景图像上进行显示输出，本实施例的方法旨在消除该种显示图像的锯齿效应，提高显示效果。因此，本实施例中通过将所有的目标图像分别进行边缘平滑处理，得到目标图像的前景图像，只需将前景图像和背景图像保存在电器设备的存储模块中即可。

合成计算可以为简单的图像叠加，其只需将目标图像的前景图像叠加在背景图像上进行显示输出即可，由于前景图像本身经过边缘平滑处理，因此，叠加在背景图像上后，如图4所示，为合成图像的效果图，其边缘锯齿效应可以得到明显消除，同时不会给控制模块带来较高的计算要求，低性能的控制模块同样可以实现。

控制模块需要根据实际的工作模式、工况情况选择相应的图像输出，因此，按照预先设定好的从存储模块中获取待显示的前景图像和背景图像进行合成计算。

图像显示应用范围极其广泛，并且多种多样，本实施例为了便于描述，以电器设备采用LCD液晶显示这种最常见的显示设备为例进行说明。

LCD液晶屏幕是由一个由像素组成的二维阵列，每一个像素的灰度（也可称为亮度）都可控制，可以用这样一个表达式来描述这个二维阵列：

其中，x和y表示坐标，z表示像素值，也就是像素点的亮度，例如一个8*8分辨率，8位色深的屏幕，坐标的取值范围是[0,7]，像素值的取值范围是[0，255]。

对于彩色屏幕色深都能达到16位甚至24位，色深包含R（红）、G（绿）、B（蓝）三个分量，由这三个分量来表达像素点的颜色，为了能表达更加绚丽的颜色，有的屏幕还增加了一个alpha分量，即透明度，这样像素色深能达到ARGB8888，也就是32位色深，其中alpha值越大表示越不透明，当alpha取值255时表示完全不透明，取值0时表示完全透明，当一个颜色的透明度大于另一个时，若在同一个像素点显示这两个颜色时，理所当然，alpha值大的会覆盖值小的，覆盖程度由alpha值决定。

因此，在控制模块将前景图像和背景图像进行合成计算时，为了进一步消除前景图像边缘处的锯齿效应，本实施例中边缘平滑处理后的前景图像包含有各像素点的透明度值和RGB数值。也即，目标图像中不带有透明度信息，经过预处理后，为其增加透明度值，形成前景图像。

本实施例的方法主要解决的问题是如何让低端芯片显示出抗锯齿效果，并且抗锯齿效果要能与背景色混叠，这样才能应用到所有图像。因此，本方案中利用透明度值，这个数值是决定相叠加的两幅图相互覆盖程度的数值，本方案中可以利用透明度值让前景图像和背景图像混叠，从而让抗锯齿的效果真正地显示在屏幕上。

优选在本实施例中控制模块根据前景图像的透明度值进行合成计算。也即，合成图像中的RGB数值由同一位置处的前景图像的RGB数值和背景图像的RGB数值进行线性计算得到，前景图像的RGB数值的权重值与该位置的透明度值成正相关，背景图像的RGB数值的权重值与该位置的透明度值成负相关，这里的透明度值是指前景图像的透明度值。

前景图像的透明度值越大，颜色越深，也就是越不透明。相应前景图像的RGB数值的权重值越大，其对于合成图像同一位置处的RGB数值的占比越大，背景图像的RGB数值的占比越小，合成图像相对应位置处越接近前景图像的RGB数值。反之，合成图像相对应位置处越接近背景图像的RGB数值。

前景图像中，其边缘位置处的透明度值小于其非边缘位置处的透明度值，因此，在合成图像中，前景图像的显示效果是从非边缘位置至边缘位置颜色逐渐过渡，并且是以与背景色拟合的状态过渡，从人类的视觉效果来看，边缘锯齿效应得到有效消除。

通过坐标与RGB数值，将合成图像各像素点的RGB数值计算以及最终显示到屏幕上很容易完成。优选在本实施例中将前景图像和背景图像进行合成计算的方法为：

分别获取前景图像和背景图像的RGB数值的权重值。

合成图像的RGB数值由前景图像的RGB数值及其对应的权重值和背景图像的RGB数值及其对应的权重值进行一次线性拟合生成。

本实施例中优选Q1(x,y)=a(x,y)/255；

Q2(x,y)= (255-a(x,y))/255；

其中，a（x,y）为前景图像在像素点(x,y)处的透明度值，Q1(x,y)为前景图像在像素点(x,y)处的RGB数值的权重值，Q2(x,y)为背景图像在像素点(x,y)处的RGB数值的权重值。

则，合成图像的RGB数值为：

r(x,y)= r1(x,y)* Q1(x,y)+ r2(x,y) * Q2(x,y)；

g(x,y)= g1(x,y)* Q1(x,y)+ g2(x,y) * Q2(x,y)；

b(x,y)= b1(x,y)* Q1(x,y)+ b2(x,y) * Q2(x,y)；

其中，a(x,y)表示前景图像在位置(x,y)处像素点的透明度值；

，r1(x,y)、g1(x,y)、b1(x,y)分别表示前景图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值；

r2(x,y)、g2(x,y)、b2(x,y)分别表示背景图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值；

r(x,y)、g(x,y)、b(x,y) 分别表示合成图像在像素点(x,y)处的R、G、B数值。

由以上可知，对于在前景图像的RGB数值透明度值为零的位置处，合成图像的RGB数值等于背景图像的RGB数值。

且由上述公式可知，当某个像素点的前景图像的透明度值越大，也即越不透明，计算得到合成图像在该位置的RGB数值则越接近前景图像在该位置的RGB数值；反之，透明度值越小，也即越透明时，计算得到合成图像在该位置的RGB数值则越接近背景图像在该位置的RGB数值，这样前景图像的颜色从非边缘处到边缘处逐渐过渡，并且是以与背景色拟合的状态逐渐过渡。

图像预处理步骤由外部设备完成，因此，电器设备的控制模块只需将前景图像和背景图像进行简单的线性计算即可，对控制模块的计算能力要求低，目前的低配置控制模块均可完成，同时能够实现消除图像边缘锯齿的视觉效果。

边缘平滑处理（也即抗锯齿算法）通常需要对图形进行形态学处理，以便识别图形的边界，然后对边界处的数据进行卷积，让颜色逐渐扩散出去，抗锯齿算法包含了大量的数据处理，这对于低端芯片来说是难以实现的，但是边缘平滑处理对于外部设备来说是一个简单过程，如可以通过软件采用性能较好的处理器进行批量处理，也可以采用现有的图像处理软件进行处理，如目前很常用的photoshop等图像处理工具，其内部置入边缘平滑处理算法，可以很快速地将目标图像处理成本前景图像。如图2、图3所示，图2为目标图像，图3为前景图像，可以看到前景图像的边缘较图2的目标图像具有平滑的显示效果。

为了便于电器设备的控制模块读取数据，外部设备将前景图像保存为二进制格式文件存储于存储模块中。同理的，背景图像同样可以在存储模块中保存为二进制格式文件。控制模块在输出图像之前从存储模块中读取将要显示的前景图像和背景图像，进行合成处理后生成合成图像并显示输出。

合成图像可以由一个前景图像和一个背景图像合成，也可以是多个前景图像和一个背景图像合成，或者一个前景图像和多个背景图像合成，或者多个前景图像和多个背景图像合成。当包含多个背景图像时，可以采用拼接的方式。前景图像叠加在背景图像上。

控制模块从存储模块获取待显示的一个或者多个前景图像和背景图像进行合成计算，当获取的前景图像为多个时，该多个前景图像之间的非零RGB数值不重合。也即，前景图像之间不相互叠加。当获取的背景图像为多个时，该多个背景图像之间的非零RGB数值不重合。也即，背景图像之间不相互叠加。

如图5-图8所示，图5、图6为目标图像的效果图，图7、与8为合成图像的效果图，由上图可知，经过本实施例的图像抗锯齿处理方法处理的图像抗锯齿效果显著，非常接近理想中的抗锯齿效果，同时验证了当背景图像是复杂图像时，抗锯齿处理能与各种灰度的背景图像混合，且整个过程芯片的数据处理量很小，不仅能完全胜任而且不会占用过多资源。本方法通用性很好，几乎所有微控制器、单片机都可实现。

实施例二

本实施例提出了一种电器设备，如图9所示，其包括控制模块、存储模块以及显示模块，其中：

存储模块中存储有所有的前景图像以及背景图像；

控制模块，其从存储模块获取前景图像和背景图像，并根据前景图像的透明度值分别确定出所述前景图像的RGB数值的权重值和背景图像的RGB数值的权重值，并根据前景图像和背景图像的权重值将所述前景图像和所述背景图像进行合成计算，得到合成图像；

显示模块，其用于接收所述控制模块生成的合成图像并显示输出。

控制模块的合成计算可以为简单的图像叠加，其只需将目标图像的前景图像叠加在背景图像上进行显示输出即可，由于前景图像本身经过边缘平滑处理，因此，叠加在背景图像上后，其边缘锯齿效应可以得到明显消除，同时不会给控制模块带来较高的计算要求，低性能的控制模块同样可以实现。

但是，这种合成图像的边缘锯齿消除效果有限，并不能达到理想的图像显示效果。

鉴于此，本实施例优选在控制模块中应用根据前景图像的透明度值计算权重值，利用权重值进行前景图像与背景图像的合成计算方法。该合成计算方法可具体参见实施例一中记载的图像抗锯齿处理方法，本实施例在此不做赘述。

需要说明的是，本实施例的控制模块为微控制器或者单片机。由于本实施例的控制模块所采用的图像抗锯齿处理方法，算法简单，通用性很好，因此无需对控制模块的性能做任何要求，几乎所有微控制器、单片机都可实现。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。